一种变密度结构圆筒预制体的制备方法技术

本发明专利技术提供一种变密度结构圆筒预制体的制备方法，包括以下步骤：a、将碳纤维、黏胶纤维和热熔纤维混合，得到混合料；b、将混合料开松，梳理，成网，针刺得到网胎A；c、将碳纤维梳理，成网，针刺得到网胎B；d、将一层碳纤维布和一层网胎B叠层，针刺至厚度3～4mm，得到预制体一；e、将预制体一两端用碳纤维布和网胎B依次铺层，针刺，中间段用网胎A逐层铺设，直至厚度达到9～10mm，得到预制体二；f、将预制体二用碳纤维布和网胎B叠层，逐层铺设，针刺至厚度12～15mm，得到预制体三；g、将制备好的预制体三焙烧得到圆筒预制体。本发明专利技术制备得到的圆筒预制体既具有足够的强度，又具有隔热保温的性能。又具有隔热保温的性能。又具有隔热保温的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种变密度结构圆筒预制体的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维增强复合材料
，具体涉及一种变密度结构圆筒预制体的制备方法。

技术介绍

[0002]碳碳复合材料作为一种新型材料，源于结构的多样性，其具备各种各样的优异性能，碳纤维增强的碳碳复合材料强度比普通钢铁高，密度却只不足钢铁1/4，其具有良好的导热、导电性能，却又能应用于高温隔热保温场合。在新材料运用日益扩大的同时，对材料的要求也越来越高，如何将材料的多种功能及性能结合于一体成为当下亟待解决的一个问题。
[0003]在光伏领域的热场中，通常既要求产品具有足够的强度，又具有隔热保温的性能，现有的圆筒预制体还不能同时满足强度和隔热保温的性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种变密度结构圆筒预制体的制备方法，该结构结合了碳碳材料的强度和隔热保温功能，外层为结构层起承力作用，中间层为低密度隔热层，使得变密度结构圆筒预制体同时满足强度和隔热保温的性能。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述制备方法包括以下步骤：a、将碳纤维：黏胶纤维：热熔纤维按照重量比为（0.3~0.7）：（0.2~0.5）：（0.1~0.3）的比例混合，得到混合料；b、将混合料投入开松机进行开松，之后依次进行梳理，成网，针刺工序得到网胎A，所述网胎A的面密度为50~150g/m
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；c、将碳纤维投入开松机，依次进行梳理，成网，针刺工序得到网胎B，所述网胎B的面密度为50~100 g/m
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；d、提供碳纤维布，将一层碳纤维布和一层网胎B叠层，逐层铺设，逐层针刺至厚度达到3～4mm，得到预制体一；e、将预制体一两端用碳纤维布和网胎B依次铺层，在中间段用网胎A进行逐层铺设，两端逐层针刺直至厚度达到9～10mm，厚度每增加2mm，用圆柱形外模包覆预制体一表面加热，控制加热温度为130~140℃，加热时间为5~10min，使中间段网胎A热熔成型，得到预制体二；f、将预制体二用碳纤维布和网胎B叠层，逐层铺设，逐层针刺直至厚度达到12～15mm，得到预制体三；g、将制备好的预制体三放进炉中抽真空，通入氮气保持微正压，焙烧，自然降温，得到圆筒预制体。
[0006]优选的是，所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述步骤a和步骤c中
碳纤维长度为40~90mm，黏胶纤维长度为20~50mm，热熔纤维长度为50~90mm。
[0007]优选的是，所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述步骤d中碳纤维布为平纹布、斜纹布或缎纹布，所述碳纤维布的面密度为100~400 g/m
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，碳纤维布经纱碳纤维≥6K，纬纱碳纤维＜6K。
[0008]优选的是，所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述步骤d和步骤e中均控制针刺密度为20~40针/cm
²
，针刺深度为10~16mm，体密度为0.4~0.6g/cm
³
。
[0009]优选的是，所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述步骤e中控制中间段的体密度为0.1~0.2g/cm
³
。
[0010]优选的是，所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述步骤f中控制针刺密度为10~20针/cm
²
，针刺深度为0~8mm，体密度为0.35~0.5g/cm
³
。
[0011]优选的是，所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述步骤g中微正压的压力为（0.5 ~ 2）kPa。
[0012]优选的是，所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其中：所述步骤g中焙烧具体为：缓慢升温至130~150℃，保温1h，继续升温至180~240℃，保温3h，之后继续升温至600~900℃，保持6h，然后自然降温。
[0013]本专利技术的优点：（1）本专利技术的变密度结构圆筒预制体的制备方法，结合了碳碳材料的强度和隔热保温功能，制备得到的变密度结构圆筒预制体既具有足够的强度，又具有隔热保温的性能。
[0014]（2）本专利技术的变密度结构圆筒预制体的制备方法，预制体的外层用碳纤维布和网胎B逐层铺设起承力作用，预制体的中间层用网胎A进行逐层铺设起隔热保温作用，网胎A是碳纤维、黏胶纤维、热熔纤维混合并通过针刺成型工艺得到，中间层为热熔成型工艺，在碳化过程中，中间层的网胎A中混杂的黏胶纤维、热熔纤维会转变为碳纤维，重量大大减小，使得中间层的体密度变小，比其他直接用碳纤维填充的密度更低，保温性能增加，网胎A中原本存在的碳纤维则起骨架作用，支撑中间层的结构，使得圆筒预制体既具有足够的强度，又具有隔热保温的性能。
附图说明
[0015]图1为本专利技术变密度结构圆筒预制体的结构示意图。
[0016]图2为本专利技术实施例1的宏观图。
[0017]图3为本专利技术实施例5的宏观图。
[0018]图4为本专利技术实施例1的扫描电镜图。
具体实施方式
[0019]下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0020]图1中低密度区：预制体密度为（0.1~0.2）g/cm
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的区域；高密度区：预制体密度为（0.4~0.6）g/cm
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和（0.35~0.5）g/cm
³
的区域；高密度区由碳纤维布和网胎B构成，碳纤维和网胎B交替叠加铺层，低密度区域仅由网胎A构成，重复叠加铺层。
[0021]实施例1一种变密度结构圆筒预制体的制备方法，包括以下步骤：
a、将碳纤维：黏胶纤维：热熔纤维按照重量比为0.3：0.5：0.2的比例混合，得到混合料，碳纤维长度为65mm的短纤维，黏胶纤维长度为38mm，热熔纤维长度为50mm；b、将混合料投入开松机进行开松，之后依次进行梳理，成网，针刺工序得到网胎A，所述网胎A的面密度为80g/m
²
；c、将碳纤维投入开松机，碳纤维长度为65mm，依次进行梳理，成网，针刺工序，得到网胎B，所述网胎B的面密度为50g/m
²
；d、提供碳纤维布，碳纤维布为由碳纤维机织成的平纹布，面密度为260 g/m2，碳纤维布经纱碳纤维12K，纬纱碳纤维3K，将一层碳纤维布和一层网胎B叠层，逐层铺设，逐层针刺至厚度达到4mm，控制针刺密度为35针/cm
²
，针刺深度为14mm，体密度为0.52 g/cm
³
，得到预制体一；e、将预制体一两端用宽度为5cm的条状碳纤维布和网胎B依次铺层，在中间段用网胎A进行逐层铺设，两端逐层针刺直至厚度达到10mm，控制两端处的针刺密度为35针/cm
²
，针刺深度为14mm，体密度为0.52g/cm
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，厚度每增加2mm，用圆柱形外模包覆预制体一表面加热，控制加热温度为130℃，加热时间为5min，使中间段网胎A热熔成型，控制中间段的体密度为0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变密度结构圆筒预制体的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：a、将碳纤维：黏胶纤维：热熔纤维按照重量比为（0.3~0.7）：（0.2~0.5）：（0.1~0.3）的比例混合，得到混合料；b、将混合料投入开松机进行开松，之后依次进行梳理，成网，针刺工序得到网胎A，所述网胎A的面密度为50~150g/m
²
；c、将碳纤维投入开松机，依次进行梳理，成网，针刺工序，得到网胎B，所述网胎B的面密度为50~100 g/m
²
；d、提供碳纤维布，将一层碳纤维布和一层网胎B叠层，逐层铺设，逐层针刺至厚度达到3～4mm，得到预制体一；e、将预制体一两端用碳纤维布和网胎B依次铺层，在中间段用网胎A进行逐层铺设，两端逐层针刺直至厚度达到9～10mm，厚度每增加2mm，用圆柱形外模包覆预制体一表面加热，控制加热温度为130~140℃，加热时间为5~10min，使中间段网胎A热熔成型，得到预制体二；f、将预制体二用碳纤维布和网胎B叠层，逐层铺设，逐层针刺直至厚度达到12～15mm，得到预制体三；g、将制备好的预制体三放进炉中抽真空，通入氮气保持微正压，焙烧，自然降温，得到圆筒预制体。2.根据权利要求1所述的变密度结构圆筒预制体的制备方法，其特征在于：所述步骤a和步骤c中碳纤维长度为40~90mm，黏胶纤维长度为20~50mm，热熔纤维长度为50~90mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晨飞，赵会，
申请(专利权)人：因达孚先进材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：